(57)【要約】【課題】  本発明は、記録・再生の際のシーク及び記録面の位置決めの容易な２つの異なる波長の光束を用いる２光子吸収過程を用いた２光子吸収記録方法、２光子吸収記録再生方法、２光子吸収記録装置及び２光子吸収記録再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の２光子吸収記録方法は、１つの光源から照射され変調された２つの異なる波長の光束を、記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離して、分離した各光束をそれぞれ別光路を介して記録媒体内に導入し、記録媒体での焦点近傍でのみ各光束が重なることに特徴がある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による情報の記録を行う２光子吸収記録方法において、
１つの光源から照射され変調された２つの異なる波長の光束を、前記記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離して、分離した各光束をそれぞれ別光路を介して前記記録媒体内に導入し、前記記録媒体での焦点近傍でのみ各光束が重なることを特徴とする２光子吸収記録方法。
【請求項２】
２つの異なる波長の光束の何れか一方を変調して２光子吸収を制御し、他方の波長の光束は変調せずにフォーカス及びトラッキングのプローブ光とする請求項１記載の２光子吸収記録方法。
【請求項３】
前記対物レンズの焦点距離を２つの異なる波長の光束間で同一にするために、前記対物レンズは色収差の補正を行う対物レンズである請求項１又は２に記載の２光子吸収記録方法。
【請求項４】
前記対物レンズの焦点距離を２つの異なる波長の光束間で同一にするために、前記対物レンズは各波長に対応するレンズを組み合わせて構成した対物レンズである請求項１又は２に記載の２光子吸収記録方法。
【請求項５】
前記記録媒体は、記録色素を含む記録層と光感度を有しない中間層を積層した構造より成る請求項１記載の２光子吸収記録方法。
【請求項６】
記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による記録を行い、前記記録媒体に記録された情報の再生を行う２光子吸収記録再生方法において、
１つの光源から照射され変調された２つの異なる波長の光束を、前記記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離して、分離した各光束をそれぞれ別光路を介して前記記録媒体内に導入し、前記記録媒体での焦点近傍でのみ各光束を重ねて２光子吸収による情報の記録を行い、
基本波のみを前記記録媒体に照射して、前記記録媒体で発生した光強度を検出し、検出した光強度の変化として記録された情報を再生することを特徴とする２光子吸収記録再生方法。
【請求項７】
記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による情報の記録を行う２光子吸収記録装置において、
１つの光源から照射された光束を、前記記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離する２波長分離手段と、
分離された一方の波長の光束を２次高調波に変換して前記記録媒体上に焦点を結ばせる第１の光学系手段と、
分離された他方の波長の光束を書き込み情報に基づいた変調を施した光束を、前記第１の光学系手段によって前記記録媒体上に焦点を結んだ光束に、前記記録媒体での焦点近傍で、重なるように前記記録媒体上に焦点を結ばせる第２の光学系手段と
を有することを特徴とする２光子吸収記録装置。
【請求項８】
記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による記録を行い、前記記録媒体に記録された情報の再生を行う２光子吸収記録再生装置において、
１つの光源から照射された光束を、前記記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離する２波長分離手段と、分離された一方の波長の光束を２次高調波に変換して前記記録媒体上に焦点を結ばせる第１の光学系手段と、分離された他方の波長の光束を書き込み情報に基づいた変調を施した光束を、前記第１の光学系手段によって前記記録媒体上に焦点を結んだ光束に、前記記録媒体での焦点近傍で、重なるように前記記録媒体上に焦点を結ばせる第２の光学系手段とを有する情報記録手段と、
基本波のみを前記記録媒体に照射して、前記記録媒体で発生した光強度を検出し、検出した光強度の変化として記録された情報を再生する情報再生手段と
を具備することを特徴とする２光子吸収記録再生装置。
【請求項９】
前記情報再生手段における基本波の光束を照射する光源は、前記情報記録手段における光束を照射する光源を兼ねる請求項８記載の２光子吸収記録再生装置。
【請求項１０】
前記情報再生手段における基本波の光束を照射する光源は、前期情報記録手段における光束を照射する光源と別に設ける請求項８記載の２光子吸収記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２光子吸収記録方法、２光子吸収記録再生方法、２光子吸収記録装置及び２光子吸収記録再生装置に関し、詳細には記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による情報の記録を行う２光子吸収記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ディスクの大容量化は、主に記録波長の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化による最短記録波長の改善による記録面密度の向上により成し遂げられてきた。これに対し、光の透過性を利用して、記録媒体全体を有効利用し大容量記録を成し遂げようとする試みは、ホグラムメモリに端を発し、ビット記録よる３次元光記録へと続いてきた。
【０００３】
このようなビット記録による３次元光記録は、現用の記録層が１層の光記録に比較し、深さ方向に多層化した分だけ大容量化が可能であり、現状の１００倍を越える大容量記録の実現が期待されている。深さ方向に多重に記録するには、基本的に同一の性質を持った多重化された記録層の、意図した層にのみ書き込んだり、読み出したりすることが必要となる。従って、何らかの非線形性を導入し選択性を付与することが必要となる。この非線形性を付与する方法のひとつとして、２光子吸収反応を利用した書き込みが挙げられる。通常の吸収過程は吸収帯のエネルギーに対応した１光子吸収過程であるが、２光子吸収過程は吸収エネルギーよりも小さなエネルギーを持つ光子２つを吸収することにより誘起される。この際、吸収される２つの光子のエネルギーは、同一のエネルギー(同一波長)の場合の他に、二つの異なるエネルギー(２つの異なる波長)の場合が存在する。後者の２波長を用いた２光子吸収の場合は、２つの異なる波長を異なる光学系により絞り込み、焦点近傍で２つの異なる波長の光子を重ね合わせることによりピンポイントで反応を起す。即ち、この方法をバルクメディアに適応した場合、絞り込まれた２つの異なる波長の光束の交点でのみ記録が可能で、前述の交点をメディア内の任意の位置に移動することにより３次元記録を可能とする方法が非特許文献１に開示されている。しかし、実際には、絞り込まれた２つの異なる波長の各光束の焦点を重ね合わせることは非常に困難である。この解決方法として、一方の光束を他方の光束に垂直な平面状にエキスパンドしてバルクメディア内に導入し、アドレスビームとした構成が非特許文献２に開示されている。
【非特許文献１】「Three-Dimensional Optical Storage Memory」(Parthenopoulos,D.A. & Rentzepis,P.M.Science) 1989,24, P.843〜P.844)
【非特許文献２】「Experimental characterization of a two-photon memory」（Wang,M.M.& Esener,S.C.& McCormick,F.B.& Cokgor,I.& Dvornikov,A.S.& Rentzepis,P.M.）Optics Letters/Vol.22,No.8/April 15,1997,P.558〜P.560
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２つの異なる波長を用いる２光子吸収過程を用いた３次元記録の可能は示されたものの従来の光記録方式に比べ、複雑な光学系を要する等課題も多い。特に、２つの異なる波長の光源をそれぞれ用いるために、従来の光メモリ(ＣＤ,ＤＶＤ)と全く異なる光学系が必要であり、記録・再生の際のシークに大きな課題を残している。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、記録・再生の際のシーク及び記録面の位置決めの容易な２つの異なる波長の光束を用いる２光子吸収過程を用いた２光子吸収記録方法、２光子吸収記録再生方法、２光子吸収記録装置及び２光子吸収記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、記録媒体中の記録材料に２つの異なる波長の光束を用い２光子吸収による情報の記録を行う、本発明の２光子吸収記録方法によれば、１つの光源から照射され変調された２つの異なる波長の光束を、記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離して、分離した各光束をそれぞれ別光路を介して記録媒体内に導入し、記録媒体での焦点近傍でのみ各光束が重なることに特徴がある。よって、記録の際のシーク及び記録面の位置決めの容易な２つの異なる波長を用いる２光子吸収過程を用いた２光子吸収記録方法を提供できる。
【０００７】
また、２つの異なる波長の光束の何れか一方を変調して２光子吸収を制御し、他方の波長の光束は変調せずにフォーカス及びトラッキングのプローブ光とすることにより、ダイナミックに振動等の外乱の影響を排除することが可能となる。また、除震台等の設備が不要となると共に、環境温度等の変化による部材の伸縮の影響、組み付け後の経時変化等をダイナミックに制御可能となり、可用性の高い、高信頼性の、かつ小型で、低コストな大容量光記録が可能となる。
【０００８】
更に、対物レンズの焦点距離を２つの異なる波長の光束間で同一にするために、対物レンズは色収差の補正を行う対物レンズであることにより、蛍光検出等の多波長を用いた多層記録も可能となる。
【０００９】
また、対物レンズの焦点距離を２つの異なる波長の光束間で同一にするために、対物レンズは各波長に対応するレンズを組み合わせて構成した対物レンズであることにより、２つの異なる波長の光束を同一焦点面に集光することが可能となる。特に、光軸に軸対称な位置に同一波長に対応したレンズを配置することで、反射光にも有効に働かせることが可能となる。
【００１０】
更に、記録媒体は、記録色素を含む記録層と光感度を有しない中間層を積層した構造より成る。つまり、中間層を導入した多層構造を取ることにより、記録ビットの書き込み位置が記録媒体内に指定され、しかもこの情報は光学的に検出可能であるので、フォーカスおよびトラッキングサーボを掛けることで、ダイナミックに補正可能となる。従って、振動等による外乱の影響がない、小型で、高信頼性、かつ低コストの大容量光記録を可能にする。
【００１１】
また、別の発明の２光子吸収記録再生方法によれば、１つの光源から照射され変調された２つの異なる波長の光束を、記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離して、分離した各光束をそれぞれ別光路を介して記録媒体内に導入し、記録媒体での焦点近傍でのみ各光束を重ねて２光子吸収による情報の記録を行う。そして、基本波のみを記録媒体に照射して、記録媒体で発生した光強度を検出し、検出した光強度の変化として記録された情報を再生する。よって、記録の際のシーク及び記録面の位置決めが容易となり、かつ吸収の無い波長を用い情報の再生が可能となる２光子吸収記録再生方法を提供できる。
【００１２】
更に、別の発明としての２光子吸収記録装置は、１つの光源から照射された光束を、記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離する２波長分離手段と、分離された一方の波長の光束を２次高調波に変換して記録媒体上に焦点を結ばせる第１の光学系手段と、分離された他方の波長の光束を書き込み情報に基づいた変調を施した光束を、第１の光学系手段によって記録媒体上に焦点を結んだ光束に、記録媒体での焦点近傍で、重なるように記録媒体上に焦点を結ばせる第２の光学系手段とを有することに特徴がある。よって、記録の際のシーク及び記録面の位置決めの容易な２つの異なる波長を用いる２光子吸収過程を用いた２光子吸収記録装置を提供できる。また、厚さ方向では無く、入射光に直交する方向に拡大したメディア、即ちディスク型あるいはシート型の媒体を採用することができ、容易に対物光学系を設計することが可能となり、装置のコストを大幅に低減することを可能にする。
【００１３】
また、別の発明としての２光子吸収記録再生装置は、情報記録手段と、情報再生手段とを具備している。そして、情報記録手段は、１つの光源から照射された光束を、記録媒体に集光するための対物レンズの光軸に平行に、かつ空間的に分離する２波長分離手段と、分離された一方の波長の光束を２次高調波に変換して記録媒体上に焦点を結ばせる第１の光学系手段と、分離された他方の波長の光束を書き込み情報に基づいた変調を施した光束を、第１の光学系手段によって記録媒体上に焦点を結んだ光束に、記録媒体での焦点近傍で、重なるように記録媒体上に焦点を結ばせる第２の光学系手段とを有している。また、情報再生手段は、基本波のみを記録媒体に照射して、記録媒体で発生した光強度を検出し、検出した光強度の変化として記録された情報を再生する。よって、記録の際のシーク及び記録面の位置決めが容易となり、かつ吸収の無い波長を用い情報の再生が可能となる２光子吸収記録再生装置を提供できる。
【００１４】
更に、情報再生手段における基本波の光束を照射する光源は、情報記録手段における光束を照射する光源を兼ねることにより、装置全体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
また、情報再生手段における基本波の光束を照射する光源は、情報記録手段における光束を照射する光源と別に設けることにより、意図的にフォーカスをオフセットさせてレンズ効果による光量の変化を増強することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の２光子吸収記録方法によれば、記録の際のシーク及び記録面の位置決めが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。同図に示す本実施の形態例の２光子吸収記録装置は、２つの異なる波長の光束を対物レンズの光軸に平行かつ空間的に分離して媒体内に導入し、焦点近傍でのみ２つの異なる波長の光束が重なる２波長での２光子記録方法で、かつ２つの異なる波長の光束の何れか一方を変調することにより２光子吸収を制御し、他方の波長は変調せずにフォーカス及びトラッキングのプローブ光を兼ねる記録方法を、対物レンズの焦点距離を２つの異なる波長の光束間で同一にして色収差を補正した対物レンズを用いて構成している。そして、記録情報の読み出しは、蛍光による読み出しを採用している。また、記録媒体は記録色素を含む記録層と光感度を有しない中間層を積層した構造より成る多層記録媒体を用いている。詳細に記録システムの動作の内、記録系について説明する。先ず、記録用パルスレーザ(１０６４ｎｍ)１０１からの出射光は、ビームエキスパンダ１０２によりビーム系を広げた後、全反射ミラー１０３によりビームの一部を取り出す。取り出したビームは、ミラー１０４により方向を変えた後、２次高調波発生結晶１０５へ導入され、２次高調波(５３２ｎｍ)に変換される。変換された２次高調波は、変調器１０６を経て、偏光ビームスプリッタ１０７、１／４波長板１０８よりなる光アイソレータを通り、円偏光に変換された後、ダイクロイックミラー１０９を経て、対物レンズ１１０により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。多層記録媒体２００の異種界面での屈折率による界面反射光は、対物レンズ１１０により集光され、偏光ビームスプリッタ１０７によりサーボ検出系に導入される。集光レンズ１１１により集光され、ピンホール１１２により焦点以外からの反射・散乱が除去された後、リレーレンズ１１３、シリンドリカルレンズ１１４を経て、４分割アバランシェフォトダイオード１１５で検出される。この検出信号を基に、多層記録媒体の任意の位置でフォーカス及びトラッキングサーボを動作させることが可能となる。全反射ミラー１０３により分離された他方の光は、変調器１１６により書き込み情報に依存した変調を受け、ミラー１１７、全反射ミラー１１８を経て、２次高調波と同軸に戻される。２次高調波同様に、偏光ビームスプリッタ１０７、１／４波長板１０８よりなる光アイソレータを通り、ダイクロイックミラー１０９を経て、対物レンズ１１０により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。但し、光軸上で、２次高調波とは分離されており、焦点面以外で相互に作用することはない。焦点面では、２次高調波は書き込み時には常に照射されている。しかし、２次高調波単独では、焦点でも２光子吸収は起こらないが、書き込みデータにより変調された、基本波が照射されたときのみ焦点面で２つの異なる波長の光束による２光子吸収が起こり、書き込みが行われる。以上のような動作により、多層記録媒体への書き込みが行われる。
【００１８】
そして、読み出し時には、逆に、基本波のみが照射され、記録媒体中の色素が２光子吸収により励起され発光する蛍光を蛍光検出系により検出する。蛍光検出系の動作を説明する。連続照射された基本波により、焦点でのみ蛍光が発生する。発生した蛍光は、対物レンズ１１０により集光され、ダイクロイックミラー１０９により蛍光検出系に導かれる。集光レンズ１１９によりアバランシェフォトダイオード１２０に集光され、蛍光強度の変化として、記録情報が検出される。
【００１９】
ここで、多層記録媒体の構造の一例を図２に示す。図２の多層記録媒体の構造はＣＤ,ＤＶＤと同様のディスク状の多層記録媒体の断面構造を示したものである。図２において、多層記録媒体の記録層２０３は、記録色素であるスピロピランをアクリル樹脂に分散したものを、記録層支持基板２０４上にスピンコートしている。両者の間に所望とする界面反射率を実現する屈折率差を設けることにより、サーボを掛けるための戻り光を確保することができる。また、記録層支持基板２０４上に、グルーブを刻印することにより、ＣＤ，ＤＶＤ同様に、トラッキングサーボを掛けることも可能となる。記録層支持基板２０４上に形成された記録層２０３を多層に重ね、表面保護基板２０１、支持基板２０５を介して接着層２０２により一体化することで多層記録媒体２００は形成されている。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態例によれば、２つの異なる波長の光束を対物レンズの光軸に平行かつ空間的に分離して媒体内に導入し、焦点近傍でのみ２つの異なる波長の光束が重なる２光子記録方法である。つまり、２つの異なる波長の光を用いた２光子吸収過程を利用した書き込みの利点は、２つ異なる波長のいずれかの光を収束させただけでは２光子吸収は起こらず、２つの異なる波長の光のそれぞれの焦点が重なった場所でだけ２光子吸収が起こる。このために書き込み時に３次元分解能が発現することにある。本実施の形態例の構成では、２つの異なる波長の光のそれぞれの光路は対物レンズの光軸に並行であり、かつ空間的に分離されているため、干渉が起こることはない。一方、２つの異なる波長の光について同一焦点面を持つように対物レンズが設計されていれば、２つの異なる波長の光はそれぞれ対物レンズの焦点面に集光され、焦点面近傍でのみ２つの異なる波長の光は重なり２光子吸収が起こるが、それ以外の空間ではそれぞれの光は集光されていないためにエネルギー密度は低く、かつ空間的に分離されているので２光子吸収は起こらない。また、焦点距離が２つの異なる波長の光で一致していれば、直交する光の焦点を合せるような制御は不要であることは言うまでもない。また、記録媒体の形状に対する制約条件を考えてみると、従来のように２つの異なる波長の光を直交するそれぞれ別のレンズ系を用いて収束させる方法では２つの異なる波長の各光の結像性能をほほ同一とする必要から媒体は立方体であることが望ましいが、この場合には立方体の媒体の表面からレンズから最も遠い面まで焦点が合う必要があり、球面収差の補正等、光学系の設計は困難を極める。これに対し、本実施の形態例のように、２つの異なる波長の光を同軸に配置した場合には、２つの異なる波長の光は同じ方向から照射されるため媒体はディスク型もしくはプレート形を取ることが可能であり、２つの異なる波長の光のパスは厚さ方向の数ｍｍ以下の範囲で焦点が合えばよく、立方体の媒体に比べ光学設計は格段に容易となる。
【００２１】
また、従来のバルクメディア内に書き込まれた記録は機械的に位置決めがなされてきており、この機械的な位置決めの精度はフィードバック等を行い高精度に行うことが可能であるが、外部からの振動等の外乱には弱く、除震台等の設備を必要としてきた。本実施の形態例では、２つの異なる波長の光の何れか一方をフォーカスおよびトラッキングに用いることによりダイナミックに振動等の外乱の影響を排除することが可能となる。即ち、除震台等の設備が不要となると共に、環境温度等の変化による部材の伸縮の影響、組み付け後の経時変化等をダイナミックに制御可能となる。従って、可用性の高い、高信頼性の、かつ小型で、低コストな大容量光記録が可能となる。
【００２２】
更に、本実施の形態例のように対物レンズに色収差の補正を施すことにより２つの異なる波長の光でどういつ焦点となることはもとより、蛍光検出等の多波長を用いた多層記録も可能となる。
【００２３】
なお、多層記録媒体を構成する色素、分散剤等の材料は一例であり、上記に限定されるものではない。また、多層記録媒体の形状は、カード型など他の形態を取ることも可能であり、それらに対応する記録再生システムも含め、本実施の形態例はその構成を制限するものではない。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。同図に示す本実施の形態例の２光子吸収記録装置は、２つの異なる波長の光束での２光子記録方法で、かつ２つの異なる波長の光束の内一方がプローブ光を兼ねる記録方法を、２つの異なる波長の光束に対応するレンズを組み合わせた対物レンズを用いて構成している。そして、記録情報の読み出しは、第３の波長による反射型光学系による読み出しを採用している。また、記録媒体は記録色素を含む記録層と光感度を有しない中間層を積層した構造より成る多層記録媒体を用いている。詳細に記録システムの動作の内、記録系について説明する。先ず、記録用パルスレーザ(１０６４ｎｍ)３０１からの出射光は、ビームエキスパンダ３０２によりビーム系を広げた後、全反射ミラー３０３によりビームの一部を取り出す。取り出したビームは、ミラー３０４により方向を変えた後、２次高調波発生結晶３０５へ導入され、２次高調波(５３２ｎｍ)に変換される。変換された２次高調波は、偏光ビームスプリッタ３０６、１／４波長板３０７よりなる光アイソレータを通り、円偏光に変換された後、対物レンズ３０８により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。多層記録媒体２００の異種界面での屈折率による界面反射光は、対物レンズ３０８により集光され、偏光ビームスプリッタ３０６によりサーボ検出系に導入される。集光レンズ３０９により集光され、ピンホール３１０により焦点以外からの反射・散乱が除去された後、リレーレンズ３１１、シリンドリカルレンズ３１２を経て、４分割アバランシェフォトダイオード３１３で検出される。この検出信号を基に、多層記録媒体の任意の位置でフォーカス及びトラッキングサーボを動作させることが可能となる。全反射ミラー３０３により分離された他方の光は、変調器３１４により書き込み情報に依存した変調を受け、ミラー３１５、全反射ミラー３１６を経て、２次高調波と同軸に戻される。２次高調波同様に、偏光ビームスプリッタ３０６、１／４波長板３０７よりなる光アイソレータを通り、対物レンズ３０８により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。但し、光軸上で、２次高調波とは分離されており、焦点面以外で相互に作用することはない。また、対物レンズ３０８は、それぞれの波長が通る部分は異なった面で構成されており、両波長共に同一焦点面に焦点を結ぶ。また、レンズの光軸に対し対象な位置が、同一波長に対応したており、反射光も集光可能な設計となっている。第１の実施の形態例同様に、２次高調波は書き込み時には常に照射されている。しかし、２次高調波単独では、焦点でも２光子吸収は起こらないが、書き込みデータにより変調された、基本波が照射されたときのみ焦点面で２つの異なる波長の光による２光子吸収が起こり、書き込みが行われる。以上のような動作により、多層記録媒体２００への書き込みが行われる。
【００２５】
そして、読み出し時の動作であるが、本実施の形態例では読み出し専用のピックアップを用いる構成となっている。半導体レーザ３１７から出射される波長７８０ｎｍの連続光を、ビームエキスパンダ３１８により広げ、偏光ビームスプリッタ３１９、１／４波長板３２０よりなる光アイソレータを介して対物レンズ３２１により多層記録媒体２００に集光する。多層基板内での異種界面からの反射を、対物レンズ３２１により集光し、偏光ビームスプリッタ３１９により検出系に導く。集光レンズ３２１により集光された反射光は、ピンホール３２３により、焦点以外からの反射・散乱光をカットし、リレーレンズ３２４、シリンドリカルレンズ３２５を経て、４分割アバランシェフォトダイオード３２６に集光され、異種界面での反射と、記録により生じる屈折率の波長分散の変化成分の和として検出される。４分割アバランシェフォトダイオード３２６の差信号により、フォーカス及びトラッキング信号が得られ、和信号からは、記録信号が得られる。以上のような動作により、２波長による２光子記録および屈折率変化による記録の読み出しが可能となる。なお、多層記録媒体は、第１の実施の形態例と同様の構成を用いている。また、多層記録媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能であり、それらに対応する記録再生システムも含め、本実施の形態例はその構成を制限するものではない。
【００２６】
図４は本発明の第３の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。同図に示す本実施の形態例の２光子吸収記録装置は、２つの異なる波長の光束での２光子記録方法で、かつ２つの異なる波長の光束の内一方がプローブ光を兼ねる記録方法を、色収差を補正した対物レンズを用いて構成している。そして、記録情報の読み出しは、第３の波長による透過型光学系による読み出しを採用している。また、記録媒体は記録色素を含む記録層と光感度を有しない中間層を積層した構造より成る多層記録媒体を用いている。詳細に記録システムの動作の内、記録系について説明する。先ず、記録用パルスレーザ(１０６４ｎｍ)４０１からの出射光は、ビームエキスパンダ４０２によりビーム系を広げた後、全反射ミラー４０３によりビームの一部を取り出す。取り出したビームは、ミラー４０４により方向を変えた後、２次高調波発生結晶４０５へ導入され、２次高調波(５３２ｎｍ)に変換される。変換された２次高調波は、偏光ビームスプリッタ４０６、１／４波長板４０７よりなる光アイソレータを通り、円偏光に変換された後、対物レンズ４０８により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。多層記録媒体２００の異種界面での屈折率による界面反射光は、対物レンズ４０８により集光され、偏光ビームスプリッタ４０６によりサーボ検出系に導入される。集光レンズ４０９により集光され、ピンホール４１０により焦点以外からの反射・散乱が除去された後、リレーレンズ４１１、シリンドリカルレンズ４１２を経て、４分割アバランシェフォトダイオード４１３で検出される。この検出信号を基に、多層記録媒体２００の任意の位置でフォーカス及びトラッキングサーボを動作させることが可能となる。全反射ミラー４０３により分離された他方の光は、変調器４１４により書き込み情報に依存した変調を受け、ミラー４１５、全反射ミラー４１６を経て、２次高調波と同軸に戻される。２次高調波同様に、偏光ビームスプリッタ４０６、１／４波長板４０７よりなる光アイソレータを通り、対物レンズ４０８により多層記録媒体２００に焦点を結ぶ。但し、光軸上で、２次高調波とは分離されており、焦点面以外で相互に作用することはない。また、対物レンズ４０８は、それぞれの波長が通る部分は異なった曲面で構成されており、両波長共に同一焦点面に焦点を結ぶ。また、レンズの光軸に対し対象な位置が、同一波長に対応しており、反射光も集光可能な設計となっている。更に、第１の実施の形態例同様に、２次高調波は書き込み時には常に照射されている。しかし、２次高調波単独では、焦点でも２光子吸収は起こらないが、書き込みデータにより変調された、基本波が照射されたときのみ焦点面で２つの異なる波長の光による２光子吸収が起こり、書き込みが行われる。以上のような動作により、多層記録媒体２００への書き込みが行われる。
【００２７】
そして、読み出し時の動作であるが、本実施の形態例では読み出し専用のピックアップを用いる構成となっている。半導体レーザ４１７から出射される波長７８０ｎｍの連続光を、ビームエキスパンダ４１８により広げ、偏光ビームスプリッタ４１９、１／４波長板４２０よりなる光アイソレータを介して対物レンズ４２１により多層記録媒体２００に集光する。多層基板内での異種界面からの反射光を、対物レンズ４２１により集光し、偏光ビームスプリッタ４１９により検出系に導く。集光レンズ４２２により集光された反射光は、ピンホール４２３により、焦点以外からの反射・散乱光をカットし、リレーレンズ４２４、シリンドリカルレンズ４２５を経て、４分割アバランシェフォトダイオード４２６に集光され、異種界面での反射と、記録により生じる屈折率の波長分散の変化成分の和として検出される。４分割アバランシェフォトダイオード４２６の差信号により、フォーカス及びトラッキング信号が得られる。一方、多層記録媒体２００を透過した光は、対物レンズ４２７により集光後、ピンホール４２８により焦点以外からの透過光をカットされ、リレーレンズ４２９により、アバランシェフォトダイオード４３０上に導かれる。検出信号は、単一の検出器による光量変化として用いることも、トラックの走行方向に２分割された検出器の差分信号を取ることにより、微分波形として検出することも可能である。また、意図的にフォーカスをオフセットさせることにより、レンズ効果による光量変化を増強することも可能である。以上のような動作により、２つの異なる波長の光による２光子記録及び屈折率変化による記録の読み出しが可能となった。なお、多層記録媒体は、第１の実施の形態例と同様の構成を用いている。また、多層記録媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能であり、それらに対応する記録再生システムも含め、本実施の形態例はその構成を制限するものではない。
【００２８】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。
【図２】多層記録媒体の構造の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態例に係る２光子吸収記録装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１；記録用パルスレーザ、１０２；ビームエキスパンダ、
１０３，１１８；全反射ミラー、１０４，１１７；ミラー、
１０５；２次高調波発生結晶、１０６，１１６；変調器、
１０７；偏光ビームスプリッタ、１０８；１／４波長板、
１０９；ダイクロイックミラー、１１０；対物レンズ、
１１１，１１９；集光レンズ、１１２；ピンホール、
１１３；リレーレンズ、１１４；シリンドリカルレンズ、
１１５；４分割アバランシェフォトダイオード、
１２０；アバランシェフォトダイオード、２００；多層記録媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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